Upload
studentkai
View
154
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Оптическая Оптическая литографиялитография
Передача изображения шаблона оптической Передача изображения шаблона оптической системой.системой.
МодуляционнаяМодуляционная передаточнаяпередаточная функцияфункция
ν=1/(а+b)ν=1/(а+b) - - ппространственная ространственная
частотачастота
max min max min( ) /MПФ const I I I I 1/ 22
2( ) arccos 1
o o o
МПФ
Основные параметры проекционных линз.Основные параметры проекционных линз.
.. По По критерию Релея разрешение объективакритерию Релея разрешение объектива kk≥ 3 для резистов , формирующих изображение в верхнем ≥ 3 для резистов , формирующих изображение в верхнем
поверхстностном слое ;поверхстностном слое ; k≥ 0.5 для многослойных резистов ;k≥ 0.5 для многослойных резистов ; k≥ 0.75 для однослойных резистов ;k≥ 0.75 для однослойных резистов ; k≥ 1.1 для резистов на отражающей поверхности (например на k≥ 1.1 для резистов на отражающей поверхности (например на
Al) ;Al) ; Практическим разрешением считается Практическим разрешением считается WWпрактпракт=1.83λ/NA=1.83λ/NA
ff - фокусное- фокусное расстояниерасстояниеD — диаметр апертурыD — диаметр апертуры -- апертурный уголапертурный уголn – n – показатель преломленияпоказатель преломленияЧисловая апертура Числовая апертура NA = nsinα=D/2fNA = nsinα=D/2f Глубина резкостиГлубина резкостиΔf=± λ/(2(NA) ) Δf=± λ/(2(NA) ) 22
При При λ=300нмλ=300нм,, NA=0,35 NA=0,35 Δf<1.5 мкмΔf<1.5 мкм
W =kλ/NA
Когерентный источникКогерентный источникиз условия дифракциииз условия дифракцииn(a+b)sinΘ=Nλ, n(a+b)sinΘ=Nλ, при при N=1N=1 nsinΘ/v = λnsinΘ/v = λ
v=nsinΘ/λ,v=nsinΘ/λ,еслиесли Θ= Θ= , то , то
vvmaxmax=nsin=nsin /λ=NA/λ=v/λ=NA/λ=v00
Некогерентный источникНекогерентный источник
n(a+b)(sinn(a+b)(sin + sinΘ)=λ,+ sinΘ)=λ, если если , , ≤≤ , то , то
vvmax max =(2nsin=(2nsin )/ λ =2v)/ λ =2v00
Влияние типа источника излучения на МПФВлияние типа источника излучения на МПФ
шаблоншаблон
шаблоншаблон
ii
Поглощение в резистеПоглощение в резисте
ССоставостав
СпектрыСпектрыизлучение излучение ртутно-дуговой ртутно-дуговой лампылампы
поглощение поглощение резистарезиста
Характеристи-Характеристи-ческаяческая кривая кривая
КонтрКонтр11d/dd/d
00
EE11 EE00
КонтрастностьКонтрастность
γ=(lg Eγ=(lg E11 / / EE00))
-1-1
1
0.8A
dинг C N
NS
E t dM H
Светочувствительность
Поглощение света по закону Бугера-Поглощение света по закону Бугера-Ламберта:Ламберта:
где α- коэффициент поглощения где α- коэффициент поглощения ;;
Изменение концентрации М(x,t) ингибитора по Изменение концентрации М(x,t) ингибитора по глубине резиста x при экспонировании глубине резиста x при экспонировании
где С-светочувствительность где С-светочувствительность резистарезиста
I(x,t) I(x,t) αx
α AM(x,t) B
MI(x,t) M(x,t) C
t
Распределение ингибитора в резисте по глубине при разных энергиях экспонирования
Резист AZ1350j A=0.86 мкм-1 B=0.07 мкм-1
C=0.018 cм-1\мДж λ=404,7нм
Формирование скрытого изображения в резистеФормирование скрытого изображения в резисте
При нормальном падении для При нормальном падении для световой волны с единичной световой волны с единичной амплитудойамплитудой
EE22(x)=E(x)=E22 sin(wt – kx+f) sin(wt – kx+f)
ааммпплитуда отраженной волны литуда отраженной волны EE33 (x) = E (x) = E22 sin[wt – k(2d-x)+f+π] sin[wt – k(2d-x)+f+π] ддля стоячей волны ля стоячей волны
EE2323(x) = 2 E(x) = 2 E22 sin[k(d-x)]cos(wt- kd+f) sin[k(d-x)]cos(wt- kd+f) Огибающая функция для Огибающая функция для
интенсивности стоячей волны интенсивности стоячей волны II2323 =4I =4I22sinsin22[k (d-x)]. [k (d-x)]. Расположение экстремумов при Расположение экстремумов при
измерении от подложки :измерении от подложки :
Интерференция.Интерференция.
12 13( ) ; ;....
4 4 4
Nn d x
1; ;...;2 2
n d x N
1 0,1,2...N min
max
Картина стоячих волн при Картина стоячих волн при интерференцииинтерференции
УвеличениеУвеличение 20000х.С20000х.С разрешения M.Narishima разрешения M.Narishima IBMIBM
Профили резистаПрофили резиста
Профиль резистаПрофиль резиста , ,гдегде
--определяетсяопределяется режимомрежимом
проявленияпроявления
определяется оптической системойопределяется оптической системойСкорость поглощения Скорость поглощения
Доза экпонирования Доза экпонирования
dy dy dE
dx dE dx
0
dy
dE E
22
21
f NAdE NAk
dx
x x
dE hc dI
dt dx
. .хим превр
hcQ I x t H
Механизм проявления.Механизм проявления.• По закону Фика уравнение По закону Фика уравнение
растворения массы полимера dm растворения массы полимера dm за время dt с поверхности Sза время dt с поверхности S
• D- коэффициент диффузии D- коэффициент диффузии молекул полимера молекул полимера
• А- молекулярная масса полимера.А- молекулярная масса полимера.• Прирост концентрации dN Прирост концентрации dN
растворенного полимерарастворенного полимера
• где V-объем жидкостигде V-объем жидкости. .
• Скорость проявленияСкорость проявления
exps
A c c
dx N A D DStR
dt N h Vh
RTD
0s
c A
N N Adm D S dt
h N
ANdN dmA V
0ln s
s c
N N DSt
N V h
После интегрирования
с уменьшением на основе с уменьшением на основе преломляющей оптикипреломляющей оптики
Схема сканирующего Схема сканирующего литографического литографического
устройстваустройства
1- ртутная лампа 1- ртутная лампа 2-щель2-щель3-фильтр 3-фильтр 4-шаблон 4-шаблон 5-пластина5-пластина6-первное зеркало 6-первное зеркало 7-второе зеркало7-второе зеркало
1- направление 1- направление перемещения шаблона перемещения шаблона 2-шаблон в масштабе 1:12-шаблон в масштабе 1:13-источник света 3-источник света 4-стигматическое поле4-стигматическое поле 5-спец.щелевой 5-спец.щелевой конденсаторконденсатор6-первное зеркало 6-первное зеркало 7-второе зеркало7-второе зеркало8-направление 8-направление перемещения пластиныперемещения пластины9-пластина9-пластина
ОптическаяОптическая схемасхема располоржениярасполоржения зеркалзеркал
Установки проекционной печати Установки проекционной печати
Выводы...Выводы......существует 2 типа фотолитографии :...существует 2 типа фотолитографии :
теневого экспонирования.теневого экспонирования.
проекционные с преломляющей оптикой проекционные с преломляющей оптикой
и отражающей оптикой.и отражающей оптикой.
При теневом экпонировании главными недостатками При теневом экпонировании главными недостатками
являются повреждение фотошаблона и органическая являются повреждение фотошаблона и органическая
совмещаемость. совмещаемость.
В проекционных системах исп. линзы или зеркала, позволяющие проецировать рисунок В проекционных системах исп. линзы или зеркала, позволяющие проецировать рисунок фотошаблона на квадратное поле 20*20 мм или на полоску(1.5 мм) которая затем сканируется на фотошаблона на квадратное поле 20*20 мм или на полоску(1.5 мм) которая затем сканируется на пластике.пластике.
Пять ключевых требований к пошаговым системам экспонирования:Пять ключевых требований к пошаговым системам экспонирования:
хорошее совмещение отдельных кристаллов ;хорошее совмещение отдельных кристаллов ;
точный лазерный координатный стол ;точный лазерный координатный стол ;
возможность изменения координатной сетки ;возможность изменения координатной сетки ;
малая площадь, занимаемая установкой экспонирования в чистой комнате;малая площадь, занимаемая установкой экспонирования в чистой комнате;
производительность около 40(250-мм) пластин в час.производительность около 40(250-мм) пластин в час.
Разрешение улучшается при использовании более коротковолнового излучения(ДУФ) и объектива Разрешение улучшается при использовании более коротковолнового излучения(ДУФ) и объектива с большим NA .К сожалению глубина фокуса также уменьшается с увеличением NA и определение с большим NA .К сожалению глубина фокуса также уменьшается с увеличением NA и определение местоположения каждого кристалла требует дополнительной фокусировки.местоположения каждого кристалла требует дополнительной фокусировки.
В этом случае неплоскостность пластин, неровный топографический рельеф, а также сама В этом случае неплоскостность пластин, неровный топографический рельеф, а также сама толщина резиста могут привести к невозможности получения субмикронных структур. Для того, толщина резиста могут привести к невозможности получения субмикронных структур. Для того, чтобы скрытое изображение находилось в фокусе , необходимо использовать метод формирования чтобы скрытое изображение находилось в фокусе , необходимо использовать метод формирования изображения в поверхностном слое резистной пленки. Расфокусировка ведет к быстрому изображения в поверхностном слое резистной пленки. Расфокусировка ведет к быстрому искажению изображения , а также к уменьшению интенсивности дифрагированного на рисунке искажению изображения , а также к уменьшению интенсивности дифрагированного на рисунке фотошаблона света , что требует увеличения времени экспозиции.фотошаблона света , что требует увеличения времени экспозиции.